溅射沉积的制作方法

文档序号:31215050发布日期:2022-08-20 04:19阅读:140来源:国知局
溅射沉积的制作方法

1.本发明涉及沉积,更具体地说,涉及将靶材料溅射沉积到基板上的方法和设备。


背景技术:

2.沉积是将靶材料沉积在基板上的工艺。沉积的一个示例是薄膜沉积,其中薄层(通常从大约一纳米或者甚至几分之一纳米到几微米或者甚至几十微米)沉积在基板上,例如硅晶片或者幅材。薄膜沉积的一个示例技术是物理气相沉积(pvd),其中处于凝聚相的靶材料被蒸发以产生蒸汽,该蒸汽然后被凝聚到基板表面上。pvd的一个示例是溅射沉积,在溅射沉积中,由于高能粒子(如离子)的轰击,粒子从靶中喷射出来。在溅射沉积的示例中,溅射气体,例如惰性气体,例如氩气,在低压下被引入真空室,并且溅射气体使用高能电子被电离以产生等离子体。等离子体离子对靶的轰击喷射出靶材料,然后该材料可能沉积在基板表面上。溅射沉积优于其它薄膜沉积方法,例如蒸发,因为可以沉积靶材料而不需要加热靶材料,这又可以减少或防止对基板的热损伤。
3.在一些情况下,希望将材料的图案沉积在基板的表面上,而不是涂覆整个表面。为了产生这种图案,已知使用掩模来保护表面上不被涂覆的区域。在这种情况下,材料沉积在基板本身的未掩蔽区域(不受掩模保护)。然而,材料沉积在掩模(而不是基板)上的掩模区域中。
4.由于丢弃了沉积在掩模上的材料,基于掩模的沉积是浪费的。此外,可能需要定期停止沉积以清洁掩模。这会降低沉积效率。


技术实现要素:

5.根据本发明的第一方面,提供了一种溅射沉积设备,包括:远程等离子体产生装置,布置为提供用于靶材料在溅射沉积区内的溅射沉积的等离子体;
6.限制装置,其布置成提供限制磁场以基本上将等离子体限制在溅射沉积区中;
7.设置在溅射沉积区内的基板;和
8.一个或多个靶支撑组件,布置成在溅射沉积区中支撑一个或多个靶,以便提供靶材料在基板上的溅射沉积;
9.其中,限制装置将远程等离子体限制到靶支撑组件,使得在使用中:
10.沉积靶材料作为基板上的第一区域;
11.沉积靶材料作为基板上的第二区域;和
12.在第一和第二区域之间沉积中间区域,其中没有靶材料。
13.利用这种设备,可以更有效地进行区域的沉积,比如材料条纹的沉积,例如在基板上产生特定的区域或条纹图案,因为该图案可以通过相对于基板定位一个或多个靶来产生,而不是通过使用诸如掩模的其他元件来产生。例如,这种沉积可以连续进行,或者与其他工艺相比操作中的中断更少,在其他工艺中,可能停止沉积以清洁设备的部件,例如掩模。此外,与其它方法相比,可以减少待沉积材料的浪费,在其它方法中,将材料沉积到基板
上并随后去除,或者将材料沉积到基板的区域中的掩模上,基板的该区域将保持没有材料。
14.在一些示例中,传送系统布置成将基板从溅射沉积区的第一侧传送到溅射沉积区的第二侧;并且一个或多个靶支撑组件包括布置成支撑至少第一靶的第一靶支撑组件和布置成支撑至少第二靶的第二靶支撑组件。在这样的示例中,在第一靶支撑组件和第二靶组件之间存在间隙,该间隙从溅射沉积区的第一侧延伸到溅射沉积区的第二侧。这例如导致在基板的一部分上出现对应的沉积间隙。这允许以直接和有效的方式在基板上产生条纹图案。
15.在这些示例中,间隙可以沿着传送方向伸长,第一靶支撑组件可以沿着传送方向伸长,和/或第二靶支撑组件可以沿着传送方向伸长。这种布置例如比其他方式在基板上产生更均匀的沉积靶材料的图案。
16.在一些示例中,传送系统布置成将基板从其第一位置传送通过沉积区到达其第二位置;并且一个或多个靶支撑组件布置成支撑第一靶和第二靶,使得在第一位置,第二部分上的沉积是由于第一靶而不是第二靶,并且在第二位置,第二部分上的沉积是由于第二靶而不是第一靶。以这种方式,包括来自两个不同靶的材料的两个条纹可以以干净和有效的方式沉积在基板上。
17.在一些示例中,一个或多个靶支撑组件布置成支撑第一靶和第二靶,使得第二靶在溅射沉积区内从第一靶偏移,并且沿着垂直于传送方向但基本上在传送方向的平面内的轴线偏移。这例如允许根据第二靶相对于第一靶的偏移程度,在基板上提供沉积靶材料的各种不同图案。
18.在这些示例中,其中轴线是第一轴线,一个或多个靶支撑组件可以布置成支撑第一靶和第二靶,使得第二靶在溅射沉积区内沿着传送方向从第一靶偏移。这例如为根据期望的图案在基板上沉积材料条纹提供了进一步的灵活性。
19.在一些示例中,一个或多个靶支撑组件布置成支撑第一靶和第二靶,使得第一靶和第二靶中的至少一个相对于传送方向成斜角。这种布置为靶材料的沉积提供了更大的灵活性。例如,基板的一部分可以经过一个靶的一部分,然后经过另一个靶的一部分,这可以导致第一和第二靶的材料的组合沉积在基板上,例如作为混合材料的条纹。
20.在一些示例中,溅射沉积设备包括与第一靶相关联的第一靶磁性元件和与第二靶相关联的第二靶磁性元件。第一和第二靶磁性元件可以被认为提供对于每个靶的偏置,允许控制与第一和第二靶相关的磁场,例如将等离子体分别限制在邻近第一和第二靶的区域中。
21.在这些示例中,溅射沉积设备还可以包括控制器,该控制器布置成控制:由第一靶磁性元件提供的第一磁场,以控制第一靶的材料的溅射沉积,和/或由第二靶磁性元件提供的第二磁场,以控制第二靶的材料的溅射沉积。通过控制与不同靶相关的磁场,可以依次控制不同靶的材料沉积,例如,一个靶比另一个靶沉积更大量的材料。
22.在这种情况下,一个或多个靶支撑组件可以布置成支撑第一靶磁性元件和传送系统之间的第一靶,和/或支撑第二靶磁性元件和传送系统之间的第二靶。利用这种布置,可以提供对每个靶的偏置,而磁性元件不会由于在溅射沉积期间与等离子体或从靶喷射的靶材料接触而被污染。
23.第一靶的材料可以不同于第二靶的材料。这为使用溅射沉积设备在基板上产生各
种不同的沉积图案提供了进一步的灵活性。
24.等离子体产生设备可以包括沿着传送方向伸长的一个或多个伸长天线。这例如允许产生填充溅射沉积区的足够范围的等离子体,以在基板上提供靶材料的期望图案的沉积。
25.在这样的示例中,传送系统可以布置成沿着弯曲路径传送基板,并且一个或多个细长天线可以在与弯曲路径的曲线相同的方向上弯曲。这例如提高了沉积在基板上的靶材料的均匀性,因为等离子体密度也可以在基板和靶支撑组件之间更加均匀。
26.该溅射沉积设备可以包括限制装置,该限制装置布置成提供限制磁场,以基本上将等离子体限制在溅射沉积区中,从而提供靶材料的溅射沉积,其中该限制装置包括至少一个限制磁性元件,该限制磁性元件沿着传送方向是细长的。这提高了沉积过程的效率,并减少了由于等离子体泄漏或其它移动超出溅射沉积区而造成的等离子体损失。
27.在这些示例中,限制装置可以包括另外的至少一个限制磁性元件,其在基本垂直于传送方向的方向上是细长的。这进一步提高了沉积过程的效率,并提高了溅射沉积区内等离子体的限制。
28.一个或多个靶支撑组件可以布置成在由传送系统将基板传送通过溅射沉积区时支撑一个或多个靶,而在一个或多个靶和基板之间没有中间元件。以这种方式,溅射沉积设备可以用于在基板上沉积靶材料的图案,该基板包括基本上没有靶材料的基板区域,而不使用诸如掩模的中间元件。因此可以提高沉积的效率。
29.传送系统可以包括布置成在传送方向上传送基板的辊,其中传送方向基本上垂直于辊的旋转轴线。以这种方式,溅射沉积设备可以形成卷到卷沉积系统的一部分,这例如比批处理更有效。
30.传送系统可以包括弯曲构件,并且一个或多个靶支撑组件布置成支撑一个或多个靶,以基本上符合弯曲构件的至少一部分的曲线。这可以增加沉积在基板上的靶材料的均匀性,因为当由传送系统传送时,靶和基板之间的距离可以更加均匀。
31.面向传送系统的一个或多个靶中的至少一个的表面可以是弯曲的。这可以类似地增加沉积在基板上的靶材料的均匀性。
32.根据本发明的第二方面,提供了一种在基板上溅射沉积靶材料的方法,该方法包括:在溅射沉积区内提供等离子体;以及在传送方向上传送基板通过溅射沉积区,使得一个或多个靶相对于溅射沉积区的位置提供靶材料在基板上的溅射沉积,使得当基板被传送通过溅射沉积区时,在基板的第一部分上沉积第一条纹;以及在基板的第二部分上沉积第二条纹,其中第一条纹包括与第二条纹相比不同密度的靶材料或不同成分的靶材料中的至少一种。如参考第一方面所描述的,这允许更有效地在基板上沉积材料条纹。
33.传送基板可以包括在溅射沉积区的第一区域内传送基板的第一部分,该第一区域基本上与第一靶重叠;在溅射沉积区的第二区域内传送基板的第二部分,该第二区域基本上与第一靶和第二靶之间的间隙重叠;以及在溅射沉积区的第三区域内传送基板的第三部分,该第三区域基本上与第二靶重叠。这允许以直接和有效的方式在基板上产生条纹图案。
34.该方法可以包括在基板的第一部分上溅射沉积第一靶的材料作为第一条纹,以及在基板的第二部分上溅射沉积第二靶的材料作为第三条纹,其中第二条纹至少包括以下之一:第一靶的材料密度比第一条纹内的低,第二靶的材料密度比第三条纹内的低;或者基本
上没有第一靶的材料和第二靶的材料。
35.传送基板可以包括:在溅射沉积区的第一区域内传送基板的第一部分,该第一区域沿着传送方向与靶的具有第一长度的第一部分基本重叠;以及在溅射沉积区的第二区域内传送基板的第二部分,该第二区域沿传送方向与靶的具有第二长度的第二部分基本重叠,其中第一长度不同于第二长度。这样,例如根据期望的沉积图案,不同密度的靶材料可以沉积在基板的第一和第二部分中。
36.传送基板可以包括:在溅射沉积区的第一区域内传送基板的第二部分,该第一区域基本上与第一靶重叠;以及随后,在溅射沉积区的第二区域内传送基板的第二部分,该第二区域基本上与第二靶重叠。这样的示例可以包括在基板的第二部分上溅射沉积第一靶的材料和第二靶的材料的组合作为第二条纹。以这种方式,第一和第二靶的材料的组合可以以直接的方式沉积,例如作为混合物沉积。
37.第一靶可以沿着传送方向伸长。在这些示例中,该方法可以包括基本上限制一部分等离子体,使得该部分等离子体沿着传送方向伸长。这例如通过增加等离子体和第一靶之间的接触面积来提高沉积过程的效率。
38.在示例中,该方法包括,在传送基板期间,产生与第一靶相关联的第一磁场和与第二靶相关联的第二磁场,其中第一磁场不同于第二磁场。通过控制与不同靶相关的磁场,可以依次控制不同靶的材料沉积,例如,一个靶比另一个靶沉积更大量的材料。
39.进一步的特征将从以下仅通过示例给出的参考附图的描述中变得明显。
附图说明
40.图1是示出根据示例的设备的横截面的示意图;
41.图2是示出图1的示例设备的一部分的平面图的示意图;
42.图3是示出图1和2的示例设备的一部分的视图的示意图;
43.图4是示出图1-3的示例设备的另一部分的平面图的示意图;
44.图5是示出根据另一示例的设备的一部分的平面图的示意图;
45.图6是示出图5的示例设备的另一部分的平面图的示意图;
46.图7是示出根据又一示例的设备的一部分的平面图的示意图;
47.图8是示出图7的示例设备的另一部分的平面图的示意图;
48.图9是示出根据又一示例的设备的一部分的平面图的示意图;
49.图10是示出图9的示例设备的另一部分的平面图的示意图;
50.图11是示出根据另一示例的设备的横截面的示意图;以及
51.图12是示出图11的示例设备的一部分的平面图的示意图。
具体实施方式
52.参照附图,根据示例的设备和方法的细节将从以下描述中变得明显。在本说明书中,出于解释的目的,阐述了某些示例的许多具体细节。在说明书中对“示例”或类似语言的引用意味着结合示例描述的特定特征、结构或特性被包括在至少一个示例中,但不一定包括在其他示例中。还应注意,某些示例是示意性地描述的,其中省略和/或必须简化某些特征以便于解释和理解这些示例背后的概念。
53.参考图1至图4,示意性地示出了用于将靶材料102溅射沉积到基板104上的示例设备100。这种设备100可以被称为溅射沉积设备。
54.设备100可用于大量工业应用的基于等离子体的溅射沉积,例如用于薄膜沉积的应用,例如用于生产光学涂层、磁记录介质、电子半导体器件、led、诸如薄膜太阳能电池的能量产生装置和诸如薄膜电池的储能装置。因此,虽然本公开的上下文在一些情况下可能涉及储能装置或其部分的生产,但是将理解,本文描述的设备100和方法不限于其生产。
55.尽管为了清楚起见未在图中示出,但是应当理解,设备100可以设置在壳体内,该壳体在使用中可以被抽空到适于溅射沉积的低压,例如3
×
10-3
托。例如,可以通过泵系统(未示出)将壳体抽空到合适的压力(例如小于1
×
10-5
托),并且在使用中,可以使用气体供给系统(未示出)将处理气体或溅射气体(例如氩或氮)引入到壳体中,达到获得适于溅射沉积的压力(例如3
×
10-3
托)的程度。
56.回到图1至图4所示的示例,概括地说,设备100包括等离子体产生装置106、一个或多个靶支撑组件108(可称为靶支撑系统)以及传送系统110。
57.传送系统110布置成传送基板104通过溅射沉积区112。溅射沉积区112限定在靶支撑组件108和传送系统110之间。溅射沉积区112可以视为传送系统110和靶支撑组件108之间的区域,其中在使用中发生从靶材料102到基板104上的溅射沉积。图1的溅射沉积区112由左侧和右侧的虚线、底部的靶支撑组件108和顶部的传送系统110界定。然而,这仅仅是示例。
58.在这种情况下,基板104是基板幅材,尽管在其他情况下基板可以是不同的形式。例如,基板幅材是指柔性或可弯曲或易弯的基板。这种基板可以足够柔软,以使基板能够围绕辊弯曲,例如作为卷到卷进料系统的一部分。在图1至图4的示例中,基板104由传送系统110沿着弯曲路径传送,该弯曲路径由图1中的箭头c表示。然而,在其他情况下,基板可以是相对刚性或不可弯曲的。在这种情况下,基板可以由传送系统传送,而不弯曲基板或者不以相当大的量弯曲基板。
59.在一些示例中,传送系统110可以包括弯曲构件。在图1中,弯曲构件由滚筒114提供,滚筒114例如是基本上圆柱形的滚筒,例如辊,尽管在其他示例中,弯曲构件可以由不同的部件提供。滚筒114可以被认为是作为基板引导件。弯曲构件可以布置成围绕例如由轴提供的轴线116旋转。轴线116也可以对应于弯曲构件的纵向轴线。传送系统110可以布置成将基板104馈送到滚筒114上和从滚筒114馈送,使得基板104由滚筒114的弯曲表面的至少一部分承载。在图1的示例中,传送系统110包括第一辊118a和第二辊118b,第一辊118a布置成将基板104馈送到滚筒114上,第二辊118b布置成在基板104已经穿过溅射沉积区112之后从滚筒114馈送基板104。传送系统110可以是“卷对卷”处理装置的一部分,其中基板104从基板材料(例如基板幅材)的第一卷或筒供给,穿过设备100,然后被馈送到第二卷或筒上,以形成处理过的基板幅材的装载卷。
60.传送系统110在图1中箭头d所示的传送方向上传送基板104。传送方向d可以被认为对应于基板104穿过设备100的运动的大致方向。例如,传送方向d可以被认为是进入设备100的基板104的一部分和离开设备100的基板104的一部分之间的方向。在传送系统110包括辊(例如滚筒114)的情况下,传送方向d可以对应于辊的旋转方向,该旋转方向可以与辊的最高点相切。在这种情况下,传送系统110可以布置成在传送方向d上传送基板104,该传
送方向d基本上垂直于辊(在这种情况下,是滚筒114)的旋转轴线116。当一个方向垂直于轴线、在测量公差内垂直于轴线、或者在几度的误差内(例如在5或10度内)垂直于轴线,则可以认为该方向基本上垂直于轴线。图1中的传送方向d是水平方向,尽管这仅仅是一个示例。
61.在一些示例中,基板104可以是或包括硅或聚合物。在一些示例中,例如对于储能装置的生产,基板104可以是或包括镍箔,但是将会理解,可以使用任何合适的金属来代替镍,例如铝、铜或钢,或者包括金属化塑料的金属化材料,例如聚对苯二甲酸乙二醇酯(pet)上的铝。
62.一个或多个靶支撑组件108布置成支撑靶材料102,例如通过支撑包括靶材料102的一个或多个靶。一个或多个靶支撑组件108中的每一个可以支撑一个或多个靶。在图1中,只有一个靶支撑组件108是可见的,然而,图2和3更完整地示出了靶支撑组件108。在一些示例中,靶支撑组件108可以包括至少一个板或其他支撑结构,其在溅射沉积期间将靶材料102支撑或保持在适当的位置。
63.靶材料102可以是基于其在基板104上进行溅射沉积的材料。例如,靶材料102可以是或包括通过溅射沉积沉积到基板104上的材料。在一些示例中,例如对于储能装置的生产,靶材料102可以是或包括储能装置的阴极层,或者可以是或包括用于储能装置的阴极层的前体材料,例如适于存储锂离子的材料,例如锂钴氧化物、锂铁磷酸盐或碱金属多硫化物盐。附加地或替代地,靶材料102可以是或包括储能装置的阳极层,或者可以是或包括用于储能装置的阳极层的前体材料,例如锂金属、石墨、硅或铟锡氧化物。附加地或替代地,靶材料102可以是或包括储能装置的电解质层,或者可以是或包括用于储能装置的电解质层的前体材料,例如离子导电但也是电绝缘体的材料,例如锂磷氮氧化物(lipon)。例如,靶材料102可以是或包括lipo作为用于将lipon沉积到基板104上的前体材料,例如通过在溅射沉积区112中与氮气反应。
64.本文示例中的靶支撑组件108布置成将一个或多个靶支撑在相对于溅射沉积区112的位置,以便在基板104上提供靶材料102的溅射沉积,使得当基板104在使用中被传送通过溅射沉积区112时,在基板104的第一部分上沉积第一区域(如所示,称为条纹),在基板104的第二部分上沉积第二区域(如所示,称为条纹),其中第一条纹包括与第二条纹相比不同密度的靶材料102或不同成分的靶材料102中的至少一种。因此,在这样的示例中,导致第一条纹和第二条纹沉积的是靶材料102相对于基板104的定位(当基板104被传送系统110传送时),而不是溅射沉积设备100的其他特征,例如掩模。以这种方式,可以更有效地进行材料条纹的沉积,例如在基板104上产生特定的条纹图案。例如,这种沉积可以连续进行,或者与其他工艺相比操作中的中断更少,在其他工艺中,可能停止沉积以清洁设备的部件,例如掩模。此外,与其它方法相比,可以减少待沉积材料的浪费,在其它方法中,将材料沉积到基板上并随后去除,或者将材料沉积到基板的掩模上的区域中,基板的该区域将保持没有材料。参考图2至图10,更详细地讨论靶支撑组件108的示例性布置以及用这种布置产生的沉积图案。
65.在一些示例中,例如图示的那些,该设备可以包括等离子体产生装置106。等离子体产生装置106布置成提供等离子体120,用于溅射沉积区112内由靶支撑组件108支撑的靶材料102的溅射沉积。
66.在一些示例中,等离子体产生装置106可以远离传送系统110布置。例如,等离子体
产生装置106可以设置在径向远离传送系统110的距离处。这样,等离子体120可以远离传送系统110和溅射沉积区112产生。
67.在一些示例中,等离子体产生装置106可以包括一个或多个天线122,适当的射频功率可以由射频电源系统驱动通过天线122,以便从工艺或溅射气体产生电感耦合等离子体120。在一些示例中,等离子体120可以通过驱动射频电流通过一个或多个天线122来产生,例如以1mhz和1ghz之间的频率;1mhz和100mhz之间的频率;10mhz和40mhz之间的频率;或者以大约13.56mhz或其倍数的频率工作。射频功率引起工艺或溅射气体的电离以产生等离子体120。
68.等离子体产生装置106的一个或多个天线可以是细长天线122,其可以沿着传送系统110布置成传送基板104的传送方向d是细长的。在这种情况下,细长天线可以在垂直于滚筒114的旋转轴线116的方向上延伸。滚筒114的旋转轴线116例如穿过弯曲滚筒114的曲率半径的原点,并且在图1中对应于安装滚筒114的轴。在这种情况下,天线不需要准确或精确地跟随传送方向d或垂直于滚筒114的旋转轴线的方向,以使天线在这些方向上是细长的。例如,天线122可以被认为是沿着给定方向是细长的,其中平行于给定方向的天线122的长度大于垂直于给定方向的天线122的宽度。
69.虽然在一些情况下,天线的形状可以是线性的,但是在其他情况下,天线可以是弯曲的。例如,在传送系统110布置成沿着弯曲路径传送基板104的情况下,一个或多个细长天线122可以在与弯曲路径的曲线相同的方向上弯曲,例如如图1所示。这种天线122可以例如具有半月形横截面。诸如图1的天线122的弯曲天线可以平行于弯曲路径c,但是径向和轴向偏离弯曲路径c,例如平行于沿着弯曲路径c引导基板的弯曲构件(例如滚筒114)的弯曲表面,但是径向和轴向偏离该弯曲表面。弯曲天线可以用射频功率驱动,以产生具有基本弯曲形状的等离子体120。
70.在一些示例中,等离子体产生装置106包括两个天线122a、122b,用于产生电感耦合等离子体120,如图2中更清楚地所示。图2示出了图1的平面图,为了清楚起见,省略了基板104和传送系统110的元件。天线122a、122b可以基本上彼此平行延伸,并且可以彼此横向设置,例如在溅射沉积区的相对侧彼此横向设置。在本文的示例中,当两个元件彼此平行、在制造或测量公差内彼此平行、或者在几度内彼此平行(例如在5度或10度内),则两个元件可以被认为基本上彼此平行。这种布置可以允许在两个天线122a、122b之间精确产生等离子体120的细长区域,这又可以有助于将所产生的等离子体120精确限制在溅射沉积区112内。在一些示例中,天线122a、122b可以在长度上类似于靶支撑组件108。天线122a、122b可以彼此分开一段距离,该距离类似于用于引导基板104通过沉积区112的基板引导件的宽度。在图1中,由滚筒114提供基板引导件。这样,天线122a、122b之间的间隔可以类似于由传送系统110传送的基板104幅材的宽度。天线122a、122b可以提供等离子体120,以在长度对应于基板引导件的长度(且因此对应于基板104的幅材的宽度)的区域上产生,且因此可以允许等离子体120在溅射沉积区112的宽度上能够均匀或一致。这又有助于提供均匀或一致的溅射沉积。
71.在例如图1的示例中,溅射沉积设备100可以进一步包括限制装置124。限制装置124可以包括一个或多个磁性元件,该一个或多个磁性元件布置成提供限制磁场以基本上将等离子体120(例如,由等离子体产生装置106产生的等离子体)限制在溅射沉积区112中,
以便在使用中提供靶材料108到基板104的幅材的溅射沉积。等离子体120可以被认为基本上被限制在溅射沉积区112中,例如等离子体120向溅射沉积区112外部的区域的泄漏或其它移动相对较小,例如可以忽略或足够小,以继续溅射沉积过程而不会显著影响溅射沉积的速率。在一些情况下,限制装置124包括沿传送方向d是细长的至少一个限制磁性元件。例如,限制磁性元件可以在平行于传送方向d的方向上是细长的,在测量公差内平行于传送方向d,在几度内,例如在5度或10度的误差内平行于传送方向d,或者使得平行于传送方向d的限制磁性元件的长度大于垂直于传送方向d的限制磁性元件的宽度。
72.在图1和2中,限制装置124包括两个限制磁性元件124a、124b,它们平行于天线122,但在平行于滚筒114的旋转轴线的方向上与天线122有一定距离。因此,在图1中,限制磁性元件124a、124b位于第一天线122a后方,并且在第一天线122a和第二天线122b之间。图2中更清楚地示出了限制磁性元件124a、124b的位置。
73.由限制装置124产生的限制磁场可以由磁场线表征,该磁场线布置成至少在溅射沉积区112中基本上遵循弯曲路径c的曲线,以便将等离子体120限制在遵循弯曲路径c的曲线的弯曲区域中。在一些示例中,表征限制磁场的磁场线可以布置成使得假想线(垂直于每条磁场线延伸并连接磁场线)是弯曲的,以便至少在沉积区中基本上遵循弯曲路径c的曲线。
74.在图1的示例中,限制装置124布置成提供包括限制磁场线的限制磁场,这些限制磁场线本身基本上是直的,并且在平行于滚筒114的旋转轴线的方向上延伸,但是布置成使得垂直于每条磁场线延伸并且连接磁场线的假想线是弯曲的,从而至少在溅射沉积区112中基本上遵循弯曲路径c的曲线。
75.在一些示例中,限制磁性元件124a、124b中的一个或多个可以是电磁体。溅射沉积设备100可以包括控制器(未示出),该控制器布置成控制由一个或多个电磁体提供的磁场强度。这可以允许控制表征限制磁场的磁场线的布置。这可以允许调节基板104和/或靶材料102处的等离子体密度,从而改善对溅射沉积的控制。这可以允许提高溅射沉积设备100操作的灵活性。
76.限制磁性元件124a、124b中的至少一个可以包括螺线管。螺线管可以具有开口,在使用中等离子体120通过该开口被引导。开口可以是弯曲的,并且在基本垂直于弯曲构件的纵向轴线(旋转轴线)(图1中的滚筒114的旋转轴线)的方向上是细长的。如图1所示,像这样的弯曲螺线管可以基本上遵循弯曲路径c的曲线。例如,弯曲螺线管可以平行于弯曲构件(在图1中是滚筒114)的弯曲表面,但是从弯曲构件的弯曲表面径向和轴向偏移。这在图2中示出,图2示出了第一限制磁性元件124a(可以是弯曲的螺线管),其设置在第一天线122a和弯曲构件的中间。在图1的意义上,第二限制磁性元件124b布置在弯曲构件的与第一限制磁性元件124a相对的一侧上。第二限制磁性元件124b(也可以是弯曲螺线管)设置在第二天线122b和弯曲构件之间。像这样的弯曲螺线管可以提供限制磁场,其中场线布置成使得垂直于每条磁场线延伸并连接磁场线的假想线是弯曲的,从而至少在溅射沉积区112中基本上遵循弯曲路径c的曲线。
77.可以沿着天线122a、122b的长度产生等离子体120,并且限制装置124可以将等离子体120限制在由天线122a、122b和限制磁性元件124a、124b界定的区域内。等离子体120可以由弯曲片形式的限制磁性元件124a、124b限制。在这种情况下,弯曲片的长度在平行于弯
曲构件的纵向(旋转)轴线的方向上延伸。弯曲片形式的等离子体120可以被弯曲构件周围的限制磁性元件124a、124b提供的磁场限制,从而复制弯曲构件的曲线(例如图1中的滚筒114的曲线)。等离子体的弯曲片的厚度沿着弯曲片的长度和宽度可以基本恒定。弯曲片形式的等离子体可以具有基本均匀的密度,例如弯曲片形式的等离子体的密度可以在其长度和宽度中的一个或两个上基本均匀。以弯曲片的形式被限制的等离子体可以允许增加可以实现溅射沉积的面积,并因此允许更有效的溅射沉积,和/或允许等离子体密度在基板104的幅材处更均匀的分布,例如在围绕弯曲构件的曲线的方向上,以及在基板104的宽度上。这又可以允许在基板104的幅材上更均匀的溅射沉积,例如,在围绕弯曲构件的表面的方向上和在弯曲构件的长度上,这可以提高基板104的处理的一致性。
78.将等离子体120限制为弯曲片的形式,例如至少在溅射沉积区112中具有基本均匀密度的弯曲片,可以替代地或附加地允许等离子体密度在基板104的幅材处更均匀的分布,例如在围绕弯曲构件114的曲线的方向上和弯曲构件114的长度上。这又可以允许在基板104的幅材上更均匀的溅射沉积,例如在围绕弯曲构件表面的方向上和在基板104的宽度上。因此,溅射沉积可以更一致地进行。这例如可以提高被处理基板的一致性,并且例如可以减少对质量控制的需求。这可以与例如磁控管型溅射沉积设备相比,在磁控管型溅射沉积设备中,表征由此产生的磁场的磁场线紧密地环进和环出基板,因此不允许在基板上提供等离子体密度的均匀分布。
79.在一些示例中,至少在溅射沉积区112中,等离子体120可以是高密度等离子体。例如,等离子体120(以弯曲片或其他形式)至少在沉积区112中可以具有例如10
11
cm-3
或更高的密度。沉积区112中的高密度等离子体120可以允许有效和/或高速率的溅射沉积。
80.在图1所示的示例中,靶支撑组件108基本上是弯曲的。在图1的示例中,由靶支撑组件108支撑的靶材料102相应地基本上是弯曲的。在这种情况下,弯曲的靶支撑组件108的任何一部分沿着曲线方向与弯曲的靶支撑组件108的任何其他部分形成钝角。在一些示例中,靶支撑组件108的不同部分可以支撑不同的靶材料,例如,以向基板104的幅材提供期望的沉积布置或成分。
81.在一些示例中,弯曲的靶支撑组件108可以基本上遵循弯曲路径c的曲线。例如,弯曲的靶支撑组件108可以基本符合或复制弯曲路径c的弯曲形状。例如,弯曲的靶支撑组件108可以具有基本平行于弯曲路径但从弯曲路径径向偏移的曲线。例如,弯曲的靶支撑组件108可以具有与弯曲路径c具有共同曲线中心的曲线,但是与弯曲路径c具有不同的曲率半径,在所示的示例中,曲率半径更大。因此,在使用中,弯曲的靶支撑组件108又可以基本上遵循基本上限制在弯曲构件(图1的滚筒114)周围的弯曲等离子体120的曲线。换句话说,在一些示例中,等离子体120可以基本上被限制装置的限制磁性元件124a、124b限制,以位于基板104的路径c和靶支撑组件108之间,并且基本上遵循弯曲路径c和弯曲靶支撑组件108的曲线。然而,在其他情况下,一个或多个靶支撑组件和/或由靶支撑组件支撑的靶可以是平面的,例如非弯曲的。
82.应当理解,示例性靶支撑组件108(以及由此支撑的靶材料102)可以基本上在弯曲构件(例如图1的滚筒114)的整个长度上延伸,例如在平行于滚筒114的纵向轴线的方向上。这可以最大化由滚筒114承载的基板104的幅材的表面积,靶材料102可以沉积在幅材上。在图1中,靶支撑组件108(以及由此支撑的靶材料102)平行于滚筒114的下部延伸,对应于滚
筒114直径的大约四分之一。然而,在其他示例中,靶支撑组件108和/或靶材料102可以平行于滚筒114的更大范围延伸。例如,靶支撑组件108和/或靶材料102可进一步向上延伸并围绕图1的滚筒114,例如在图1的概念中使得至少一个靶支撑组件108的端部与滚筒114安装在其上的轴齐平或者在该轴上方。
83.等离子体120可以基本上被限制装置124限制,以基本上遵循弯曲路径c的曲线和弯曲的靶支撑组件108。弯曲路径c和弯曲的靶支撑组件108之间的区域或体积可以相应地围绕弯曲构件弯曲。因此,溅射沉积区112可以代表弯曲体积,在使用中,在该弯曲体积中,靶材料102溅射沉积到由传送系统110承载的基板104上。这可以允许增加由传送系统110承载的基板104的幅材在任一时间存在于溅射沉积区112中的表面积。这又可以允许增加基板104的幅材(在使用中靶材料102可以沉积在基板104的幅材上)的表面积。这又可以允许实现溅射沉积的面积的增加,但不会显著增加靶支撑组件108的空间覆盖区,也不会改变传送系统110的部件(例如滚筒114)的尺寸。例如,对于给定程度的沉积,这可以允许基板104的幅材以(仍然)更快的速率被馈送通过卷对卷型设备,从而更有效地溅射沉积,而且是以空间有效的方式。
84.图2示出了图1的溅射沉积设备100的其他特征,示出了图1的溅射沉积设备100的平面图,为了清楚起见,省略了基板104、部分传送系统110和部分等离子体120。
85.在图2的示例中,靶支撑组件108布置成使用第一靶支撑组件支撑第一靶102a,使用第二靶支撑组件支撑第二靶102b,以及使用第三靶支撑组件支撑第三靶102c。第一、第二和第三靶支撑组件一起形成靶支撑组件108,为了清楚起见,在图2中省略了该靶支撑组件,但是在图3中更详细地示出了该靶支撑组件。然而,在其他示例中,靶支撑组件可以包括更多或更少的靶支撑组件。在图2中,第一、第二和第三靶102a、102b、102c分别包括不同的材料。例如,第一靶的材料可以不同于第二靶的材料。然而,在其他情况下,第一、第二和/或第三靶可以包括一些或全部相同的材料。在例如图1至4的示例中,其中靶支撑组件108布置成支撑多个靶,其中至少一个靶可以比其它的靶更小。较小的靶可能比较大的靶更容易处理、储存和/或转移到一个或多个靶支撑组件中,例如在靶要储存在真空环境中的情况下。
86.如参考图1所解释的,图2中所示的第一、第二和第三靶102a、102b、102c每个都沿着传送方向d伸长,在这种情况下,传送方向d是垂直于滚筒114的旋转轴线116的方向。第一、第二和第三靶102a、102b、102c从溅射沉积区112的第一侧(图1的左侧)延伸到溅射沉积区112的第二侧(图1的右侧),以便使用溅射沉积在基板104上沉积第一、第二和第三靶102a、102b、102c的材料。在这种情况下,第一、第二和第三靶支撑组件也可以在垂直于滚筒114的旋转轴线116的方向上伸长。例如,第一、第二和第三靶支撑组件可以从溅射沉积区112的第一侧延伸到溅射沉积区112的第二侧,以便适当地支撑第一、第二和第三靶102a、102b、102c,用于在溅射沉积区112内在基板104上沉积第一、第二和第三靶102a、102b、102c的材料。
87.在传送系统110包括弯曲构件(例如滚筒114)的示例中,靶支撑组件(例如包括靶支撑组件,例如图3所示的第一、第二和第三靶支撑组件)可以布置成支撑至少一个靶,以基本上符合弯曲构件的至少一部分的曲线。例如,靶支撑组件108可以布置成支撑一个或多个靶,以基本上符合弯曲构件的至少一部分的曲线。靶支撑组件可以被认为支撑至少一个靶以基本上符合弯曲构件的至少一部分的曲线,其中至少一个靶例如复制或以其他方式遵循
弯曲构件的至少一部分的曲线。例如,靶支撑组件可以沿着弯曲路径支撑至少一个靶,该弯曲路径与弯曲构件具有共同的曲线中心,但是具有不同的曲率半径,例如比弯曲构件的曲率半径大。例如,至少一个靶可以沿着基本平行于弯曲构件的至少一部分但是从弯曲构件的至少一部分径向偏移的弯曲路径布置。
88.该至少一个靶本身可以具有弯曲表面,该弯曲表面可以基本上符合弯曲构件的至少一部分的曲线。在一些示例中,存在以下至少一个:第一靶102a的面向传送系统的第一表面是弯曲的,第二靶102b的面向传送系统的第二表面是弯曲的,或者第三靶102c的面向传送系统的第三表面是弯曲的。当一个曲面偏离平坦表面时,可以认为它是弯曲的。例如,靶支撑组件108可以布置成支撑具有至少部分地围绕用于传送基板104的传送系统110弯曲的表面的至少一个靶。这样的示例在图1中示出。在图1中,每个靶的相应表面遵循弯曲路径,该弯曲路径基本上符合并且可以被认为是复制了弯曲构件的至少一部分(在这种情况下,是滚筒114的下部)的一部分的曲线。然而,在其他情况下,至少一个靶可以不具有弯曲表面,而是可以具有平坦表面,例如位于平坦表面中。
89.在其他情况下,代替或除了具有弯曲表面之外,靶支撑组件108可以布置成沿着弯曲构件的至少一部分的曲线支撑多个靶,例如以端对端的方式(尽管不一定是这种情况)。在这种情况下,一个靶的表面可以限定相对于另一个靶的表面形成钝角的表面。钝角可以选择成使得靶一起布置成近似弯曲路径c的曲线。
90.在其他情况下,靶支撑组件108可以布置成支撑具有平面表面而非弯曲表面的至少一个靶。替代地或附加地,靶支撑组件108可以布置成在平面中支撑至少一个靶,例如当靶被馈送入溅射沉积设备100时平行于基板104的平面(其例如对应于传送方向d),而不是符合弯曲构件的曲线。
91.在图1至4的示例中,第一靶支撑组件包括第一和第二支撑部分108a’、108a”,如图3所示。第一支撑部分108a’布置成支撑第一靶102的材料的第一部分102a’,第二支撑部分108a”布置成支撑第一靶102的材料的第二部分102a”。然而,在其他示例中,第一和第二支撑部分108a’可以支撑不同的靶材料。第一靶支撑组件可以包括更多或更少的支撑部分,每个支撑部分可以支撑一个或多个靶。在该示例中,第一靶102a在第一和第二支撑部分108a’、108a”之间是不连续的。换句话说,第一靶102a的第一部分102a’与第一靶102a的第二部分102a”断开或分离或不接触。然而,第一和第二部分102a’、102a”可被视为形成相同的第一靶102a的一部分,例如,其中第一和第二部分102a’、102a”包括相同的材料,或者其中第一和第二部分102a’、102a”由相同的靶支撑组件支撑和/或与相同的靶磁性元件126a相关联(下面进一步讨论)。在其他情况下,第一靶可以是连续的,使得第一靶的中心部分与第一和第二支撑部分108a’、108a”之间的间隙重叠。
92.在这个示例中,第一和第二支撑部分108a’、108a”相对于彼此成一定角度布置。这在图3中更清楚地示出,图3示出了沿着滚筒114的旋转轴线116的图2的靶支撑组件108。在这种情况下,在布置成支撑第一靶102的第一部分102a’的第一支撑部分108a’的表面和布置成支撑第一靶102的第二部分102a”的第二支撑部分108a”的表面之间存在钝角。
93.这种布置可以促进第一靶102的材料的沉积,以在基板104的第一部分上形成第一条纹。例如,利用这种布置,在传送系统110传送基板104期间,第一靶的材料可以更紧凑地布置在由基板的第一部分重叠的区域内。因此,这可以增加沉积在基板104的第一部分上的
第一靶102的材料的密度,并减少或限制第一靶102的材料在基板104上其它位置处的沉积。
94.在该示例中,溅射沉积设备100包括与第一靶102a相关联的第一靶磁性元件126a、与第二靶102b相关联的第二靶磁性元件126b和与第三靶102c相关联的第三靶磁性元件126c。然而,在其他情况下,靶磁性元件可能比靶更多或更少。
95.在该示例中,第一靶支撑组件(在这种情况下包括第一和第二支撑部分108a’、108a”)包括第一靶磁性元件126a。第一靶磁性元件126a可以位于第一靶支撑组件下方,使得在使用中,第一靶102a位于第一靶磁性元件126a和由等离子体产生装置106产生的等离子体120之间。例如,第一靶支撑组件可以布置成在第一靶磁性元件126a和传送系统110之间支撑第一靶102a。靶支撑组件108也可以或替代地布置成支撑第二靶磁性元件126b和传送系统110之间的第二靶102b和/或第三靶磁性元件126c和传送系统110之间的第三靶102c。图3的第一靶磁性元件126a形成第一靶支撑组件的一部分。在另外的情况下,第一靶磁性元件126a可以是单独的元件和/或可以位于相对于第一靶支撑组件的不同位置。
96.第一靶磁性元件126a可以被认为提供对每个靶的偏置,允许控制与第一靶相关联的磁场。例如,由第一靶磁性元件126a提供的磁场可以用于将等离子体120限制在邻近由第一靶支撑组件支撑的第一靶102的区域中。这在图3中示意性地示出,其中等离子体120具有朝向第一靶102a的第一和第二部分102a’、102a”延伸的第一部分120a。
97.通过控制与不同靶相关的磁场,可以依次控制不同靶的材料沉积。例如,溅射沉积设备100可以包括控制器,控制器布置成控制由第一靶磁性元件126a提供的第一磁场,以控制第一靶102a的材料的溅射沉积。控制器可替代地或附加地布置成控制由第二靶磁性元件126b提供的第二磁场,以控制第二靶102b的材料的溅射沉积。例如,靶磁性元件126a、126b、126c中的一个或多个可以是电磁体,并且可以具有使用合适的控制器可控制的磁场强度。这种控制器可以包括诸如微处理器的处理器,该处理器被设置成控制通过电磁体的电流,该电流进而控制由电磁体提供的磁场强度。这里提到的控制磁场可以被认为是指控制磁场的任何特性,包括磁场强度。
98.在一些情况下,在传送基板104通过溅射沉积区112期间,可产生与第一靶102a相关联的第一磁场和与第二靶102b相关联的第二磁场,例如使用第一靶磁性元件126a产生第一磁场,并使用第二靶磁性元件126b产生第二磁场。第一磁场可以不同于第二磁场,例如在磁场强度或诸如磁场线方向的另一特征方面。如上所述,以这种方式控制与第一和第二靶102a、102b相关的磁场可用于控制溅射沉积在基板104上的第一和第二靶102a、102b的材料的量。这提高了溅射沉积设备100的灵活性,并且例如允许以直接的方式控制沉积在基板104上的不同靶材料的相对量。磁场可以被认为与靶相关联,其中磁场由与靶相关联的靶磁性元件产生,相关联的靶磁性元件例如是比其他靶更靠近特定靶的靶磁性元件。这种磁场的磁场线在该靶附近可能比在另一个靶附近具有更大的密度,例如,使得磁场在该靶附近的磁场强度比在另一个靶(可以是相邻或邻近的靶)附近的磁场强度更高。
99.图2以平面图示出了等离子体的第三部分120c;为了清楚起见,省略了等离子体的其他部分。由于由第三靶支撑组件下方的第三靶磁性元件126c提供的第三磁场,等离子体的第三部分120c基本上被限制为细长形式,其沿着由第三靶支撑组件支撑的第三靶102c的长度延伸。这有利于第三靶102c的溅射,并因此有利于第三靶102c的材料在基板104上的沉积。因此,在例如图1至4的示例中,其中靶沿着传送系统110传送基板104的传送方向d是细
长的,等离子体的一部分(例如等离子体的第三部分120c)可以基本上被限制,使得等离子体的该部分沿着传送方向d是细长的。等离子体的该部分的限制可以通过限制装置来执行,该限制装置可以包括靶磁性元件和/或限制磁性元件。在图1至4的示例中,等离子体的第一、第二和第三部分120a、120b、120c每个都沿着传送方向d是细长的;第一和第二部分120a、120b例如在平面图中具有与图2所示的第三部分120c相似的形状。然而,这仅仅是示例,在其他情况下,等离子体或其一部分可以被不同地限制。
100.溅射沉积区112中不存在磁性元件(例如靶磁性元件或限制磁性元件)的区域通常具有较低的磁场强度,例如具有较低密度的磁场线。这可以减少这些区域中的限制效应,限制效应会影响等离子体的形式。这可以在图2中看到,其中等离子体的第三部分120c在外部区域(不存在第三靶磁场元件的位置)比在中心区域(存在第三靶磁场元件的位置)展开,并且例如具有更大的宽度。这使得等离子体的第三部分120c在平面图中具有大致狗骨形状。大致狗骨形状是例如具有细长的中心部分和位于细长中心部分两侧的两个相对端部的形状,这两个端部的宽度大于细长中心部分的宽度。等离子体的形状通常取决于溅射沉积区112内和/或周围的磁性元件的配置,并且可以随时间变化,因为等离子体通常不是静态的。此外,由磁性元件提供的磁场可随时间改变,这可以进一步改变等离子体的形状或其他配置。
101.在图1至4中,第一、第二和第三靶支撑组件彼此相同。对第一、第二和第三靶支撑组件之一的描述应当适用于第一、第二和第三靶支撑组件中的任何其他一个。类似地,第一、第二和第三靶磁性元件126a、126b、126c在图1至4中彼此相同。对第一、第二和第三靶磁性元件126a、126b、126c之一的描述应当适用于第一、第二和第三靶磁性元件126a、126b、126c中的任何其他一个。然而,应当理解,在其他示例中,第一、第二和第三靶支撑组件中的至少一个可以不同于其他组件,和/或第一、第二和第三靶磁性元件126a、126b、126c中的至少一个可以不同于其他元件。
102.从图1中可以看出,溅射沉积设备100的传送系统110布置成将基板104从溅射沉积区112的第一侧(图1所示的溅射沉积区112的左侧)传送到溅射沉积区112的第二侧(图1所示的溅射沉积区112的右侧)。在示例中,一个或多个靶支撑组件108布置成支撑至少两个靶,至少两个靶之间具有从溅射沉积区112的第一侧延伸到溅射沉积区112的第二侧的相应间隙。例如,一个或多个靶支撑组件108可以包括布置成支撑至少第一靶102a的第一靶支撑组件和布置成支撑至少第二靶102b的第二靶支撑组件,使得在第一靶支撑组件和第二靶支撑组件之间存在从溅射沉积区112的第一侧延伸到溅射沉积区112的第二侧的间隙。第一靶102a和第二靶102b之间也可以存在间隙128。间隙128例如对应于第一靶支撑组件和第二靶支撑组件之间的区域,通过该区域第一靶支撑组件与第二靶支撑组件分离。在一些情况下,间隙128中可能不存在靶材料。间隙128也可以缺少第一靶102a和第二靶102b之间的其他中间元件。当基板104被传送通过溅射沉积区112时,这例如避免了其它材料沉积在基板104的对应于间隙128的部分上。
103.当间隙128从溅射沉积区112的第一侧延伸到溅射沉积区112的第二侧(例如与第一侧相对)时,在基板104移动通过溅射沉积区112的过程中,基板104的一部分与间隙128重叠。当基板104穿过溅射沉积区112时,基板104的该部分例如不重叠或覆盖第一或第二靶102a、102b。因此,这导致在基板104的该部分上出现相应的沉积间隙。
104.这在图4中更清楚地示出,图4示意性地示出了使用中的图1至3的溅射沉积设备100的俯视图。如图4所示,在穿过溅射沉积区112之后,基板104在基板104的第一部分上具有第一条纹130,在基板104的第二部分上具有第二条纹132,在基板104的第三部分上具有第三条纹134,在基板104的第四部分上具有第四条纹136,在基板104的第五部分上具有第五条纹138。在该示例中,第一条纹130是第一靶102a的材料条纹,第二条纹132是基板104的第二部分的暴露表面,第三条纹134是第二靶102b的材料条纹,第四条纹136是基板104的第三部分的暴露表面,第五条纹138是第三靶102c的材料条纹。这样,溅射沉积设备100可以用于提供由一个或多个靶支撑组件108支撑的靶材料102的溅射沉积,使得第一条纹130包括与第二条纹132不同密度和/或不同成分的靶材料。
105.在图1至4的示例中,第一条纹130与第二条纹132具有不同的靶材料密度。在这种情况下,第一条纹130具有比第二条纹132更高密度的靶材料(在这种情况下是第一靶102a的靶材料)。第二条纹132可以包括第一靶102a的较低密度的材料和第二靶102b的较低密度的材料。例如,第二条纹132可以基本上没有第一靶102a和/或第二靶102b的材料,例如使得第二条纹132中基本上不存在靶材料(例如来自第一靶102a和/或第二靶102b的材料)。第二条纹132可以被认为基本上不含给定材料,其中给定材料不存在于测量公差内,以可忽略的量存在,例如相对小或不显著的量,或者以足够小的量存在,从而在基板104可用于其预期目的之前不需要进一步处理来移除该材料。材料条纹例如是细长或延伸的材料条纹。条纹的宽度可以小于长度,因此可以对应于材料条带。沿着条纹的长度方向看,条纹的相对边缘可以彼此大致平行,尽管不需要如此。例如,材料条纹的长边缘可能有些不平坦或者不均匀,例如包括偏差而不是沿着精确的直线。然而,该材料可以被认为对应于通常为细长形状的条纹。
106.在本文的示例中,当基板104被传送系统110传送通过溅射沉积区112时,靶材料相对于基板104的定位导致在基板104上提供条纹图案。这允许在基板104单次通过溅射沉积设备100期间,在基板104上提供至少两个条纹的图案,而无需进一步处理。因此,可以比其他方式更有效和直接地生产图案化基板104。此外,可以减少靶材料的浪费,因为靶材料沉积在基板104的期望区域上,而没有沉积在其它区域上(例如基板104的对应于第二条纹132的第二区域)。因此,这避免了从基板104的第二区域移除靶材料的需要,以及移除的靶材料的后续浪费。
107.在例如图4的示例中,第一、第二和第三条纹130、132、134可以通过在与第一靶102a基本重叠的第一区域内传送基板104的第一部分,在与第一靶102a和第二靶102b之间的间隙128基本重叠的第二区域内传送基板104的第二部分,以及在与第二靶102b基本重叠的第三区域内传送基板104的第三部分来产生。当一个区域精确地或在测量或制造公差内与靶重叠,则可以认为该区域与靶基本重叠。在一些情况下,当靶材料的溅射沉积导致靶材料存在于该区域内,则可以认为该区域基本上与靶重叠。例如,该区域的覆盖区可能大于最靠近传送系统110的靶表面,因为靶材料可能在溅射沉积期间散开或分散。
108.靶支撑组件108可以布置成支撑一个或多个靶,而在由传送系统110传送基板104通过溅射沉积区112的过程中,在一个或多个靶和基板104之间没有中间元件。以这种方式,靶材料102可以通过溅射沉积设备100溅射沉积在基板104上,而不使用掩模或其他阻碍元件,例如遮板或挡板。这可以减少由于沉积在掩模上造成的靶材料的浪费。此外,沉积可以
以连续的方式进行,或者在停止之前进行比其他方法更长的时间,其他方法例如是使用掩模的批处理。因此可以提高沉积的效率。在其他情况下,在溅射沉积设备100处理基板104期间,至少一个中间元件可以布置在靶材料102和基板104之间。然而,与其他方法相比,可能存在更少的中间元件,例如更少的掩模。与其他方法相比,也可以减少基板104的后处理。例如,沉积在旨在保持未涂覆的基板区域上的材料的密度可能低于其它情况。与沉积材料密度更高的其他情况相比,这种材料可以更容易或更有效地被去除。
109.在图1至图4的示例中,间隙128沿着传送方向d是细长的,传送系统110布置成在该传送方向d上传送基板104。这允许以简单的方式在基板104上提供比其他条纹(例如第二条纹132)包括更少靶材料的细长条纹。
110.类似地,在这样的示例中,靶支撑组件108可以布置成支撑第一靶102a,使得第一靶102a沿着传送方向d是细长的。靶支撑组件108可以附加地或替代地布置成支撑第二靶102b,使得第二靶102b沿着传送方向d是细长的,和/或支撑第三靶102c,使得第三靶102c沿着传送方向d是细长的。这有助于在基板104上沉积条纹。此外,通过使用细长靶,可以提高在给定条纹内沉积的材料的均匀性。
111.图1至4的溅射沉积设备100背后的原理可以广泛应用于在基板104上产生各种不同的材料图案。图5至10示出了利用图1至4的溅射沉积设备100的原理的其他示例。
112.图5和6以平面图示意性地示出了溅射沉积设备200的各个部分。除了靶材料202和用于支撑靶材料202的一个或多个靶支撑组件的构造之外,图5和6的溅射沉积设备200与图1至4的溅射沉积设备100相同。图5以与图2所示的溅射沉积设备100相同的视图示出了溅射沉积设备200,图6以与图4所示的溅射沉积设备100相同的视图示出了溅射沉积设备200。图5和图6中与图1至图4中的对应特征相似的特征用相同的参考数字标记,但增加了100;相应的描述也适用。
113.在图5的示例中,靶支撑组件布置成支撑沿基本垂直于传送方向d的轴线(例如沿滚筒的旋转轴线216)具有不同长度的靶202。在图5中,靶202包括在沿着轴线216的第一位置处具有第一长度的第一部分140a和在沿着轴线216的第二位置处具有第二长度的第二部分140b,第二长度不同于第一长度(并且在这种情况下,小于第一长度)。第一和第二长度可以沿着传送方向d获得,例如在基本平行于传送方向d的方向上。
114.在这种情况下,靶202在平面图中通常是t形的。然而,在其他示例中,靶202在平面图中可以是其他形状,尽管如此,其沿着基本垂直于传送方向d的轴线的长度是变化的。靶支撑组件可以具有任何合适的形状或配置来支撑靶202。例如,在这种情况下,靶支撑组件在平面图中通常也可以是t形,尽管其他形状也是可能的。
115.在溅射沉积设备200的使用过程中,基板204的第一部分可以在与靶202的第一部分140a基本重叠的第一区域内传送,基板204的第二部分可以在与靶的第二部分140b基本重叠的第二区域内传送。当基板204以这种方式被传送时,例如通过溅射沉积区,靶202的材料的溅射沉积可以被实现,使得在基板204的第一部分上具有第一条纹230,在基板204的第二部分上具有第二条纹232。第一条纹230包括与第二条纹232不同密度的靶202的材料(可称为靶材料)或不同成分的靶材料中的至少一种。在当前情况下,第二部分140b的第二长度小于靶202的第一部分140a的第一长度。因此,当基板204被传送通过溅射沉积设备200时,基板204的给定部分与靶202的第二部分140b重叠的时间比与靶202的第一部分140a重叠的
时间短。这使得沉积在基板204的第二部分(其经过靶202的第二部分140b)上的靶材料密度低于沉积在基板204的第一部分(其经过靶202的第一部分140a)上的靶材料密度。
116.图5和6的溅射沉积设备200可以用于以有效的方式在基板204上沉积两个相邻的具有各自不同密度的靶材料条纹,例如不使用诸如掩模的中间元件。
117.图7和8以平面图示意性地示出了溅射沉积设备300的各个部分。除了靶材料302和用于支撑靶材料302的一个或多个靶支撑组件的构造之外,图7和8的溅射沉积设备300与图1至4的溅射沉积设备100相同。图7以与图2所示的溅射沉积设备100相同的视图示出了溅射沉积设备300,图8以与图4所示的溅射沉积设备100相同的视图示出了溅射沉积设备300。图7和图8中与图1至图4中的对应特征相似的特征用相同的参考数字标记,但增加了200;相应的描述也适用。
118.在图7和图8的示例中,一个或多个靶支撑组件布置成支撑第一靶302a和第二靶302b,使得第二靶302b沿着垂直于传送方向d但基本上在传送方向d的平面内的轴线从第一靶302a偏移,所述轴线例如是滚筒314的旋转轴线316。当第一和第二靶以这种方式彼此偏移时,如果偏移足够大,则在第一和第二靶之间可能存在从溅射沉积区的第一侧延伸到溅射沉积区的第二侧的间隙(例如在图1-4的示例中)。然而,在图7和8的示例中,第一和第二靶302a、302b之间的偏移对于这样的间隙是不够的。偏移可以例如被认为是第二靶相对于第一靶在特定方向上的位移,例如沿着垂直于传送方向d的轴线的位移。在图7和8中,在图7的意义上,例如在第一靶302a的上边缘和第二靶302b的上边缘之间取得的位移小于第二靶302b沿着轴线316的宽度。由于这个原因,存在从溅射沉积区的第一侧到溅射沉积区的第二侧的路径,该路径经过第二靶302b,然后是第一靶302a,或者与之重叠。
119.靶支撑组件还可以或替代地布置成支撑第一靶302a和第二靶302b,使得第二靶302b沿着传送方向d(例如沿着平行于传送方向d的第二轴线)从第一靶302a偏移。这是图7和8中的情况:在这个示例中,第一和第二靶302a、302b在图7的意义上水平地(即沿着传送方向d)和在图7的意义上垂直地(即垂直于传送方向d)彼此偏移或以其他方式移位。这为根据期望的图案在基板304上沉积材料条纹提供了进一步的灵活性。一个或多个靶支撑组件也可以沿着传送方向d和/或垂直于传送方向d彼此偏移。
120.由于第一和第二靶302a、302b的这种布置,基板304可以由溅射沉积设备300的传送系统传送,以提供第一和第二靶302a、302b的靶材料的溅射沉积,使得在基板304的第一部分上具有第一条纹330,在基板304的第二部分上具有第二条纹332,在基板304的第三部分上具有第三条纹334。在这种情况下,第一条纹330是第一靶302a的材料的条纹,第三条纹334是第二靶302b的材料的条纹。在该示例中,第一靶302a的材料不同于第二靶302b的材料。第二条纹332是第一靶302a的材料和第二靶302b的材料的组合。因此,在这种情况下,第二条纹332的成分不同于第一条纹330的成分。第二条纹332也可以包括不同密度的靶材料,例如比第一和第三条纹330、334中的一个或两个密度更大的靶材料。
121.在这种情况下,由于当基板304被传送通过溅射沉积设备300时第一和第二靶302a、302b相对于基板304的位置,提供了第二条纹332。例如,一个或多个靶支撑组件可以布置成支撑第一和第二靶302a、302b,使得当基板304处于第一位置时,基板304的第二部分(其上设置有第二条纹332)与第一靶302a重叠而不与第二靶302b重叠,并且当基板304处于第二位置时,基板304的第二部分与第二靶302b重叠而不与第一靶302a重叠。这样,在基板
304处于溅射沉积区内的第一位置的情况下,第二部分上的沉积是由于第一靶302a而不是第二靶30b。当基板304处于溅射沉积区内的第二位置时,第二部分上的沉积是由于第二靶302b而不是第一靶302a。在这种情况下,随着基板304移动通过溅射沉积区,基板304被传送到第一位置之后的第二位置。然而,这仅仅是示例。在其他示例中,与图7所示的位置相比,第一和第二靶302a、302b的位置可以颠倒,例如第二靶302b比第一靶302a更靠近溅射沉积区的第一侧。
122.通过使用图7和8的溅射沉积设备300传送基板304,基板304的第二部分(其上提供第二条纹332)可以在溅射沉积区的第一区域内传送,该第一区域基本上与第一靶302a重叠。基板304的相同部分(在这种情况下是第二部分,其上提供第二条纹332)可以随后在溅射沉积区的第二区域内传送,该第二区域基本上与第二靶302b重叠。这样,第一和第二靶302a、302b的材料的组合可以沉积在基板304的第二部分上,以形成第二条纹332。
123.第二条纹332的第一靶302a的材料和第二靶302b的材料的组合可以是第一和第二靶302a、302b的材料的混合物。因此,图7和8的溅射沉积设备300允许直接和灵活地沉积混合的组合物。在这种情况下,第一靶302a的材料层可以沉积在基板304上,并且第二靶302b的材料层可以随后沉积在第一靶302a的材料层上。然而,在其他情况下,第一和第二靶302a、302b的材料的混合可以发生在溅射沉积区内,例如在材料已经从第一和第二靶302a、302b喷射之后,但是在其已经沉积在基板304的表面上之前。
124.在该示例中,第一和第二靶302a、302b在平面图中通常是矩形的,尽管这仅仅是示例,其他形状也是可能的。一个或多个靶支撑组件可以具有任何合适的形状或结构来支撑第一和第二靶302a、302b。
125.图9和10以平面图示意性地示出了溅射沉积设备400的各个部分。除了靶材料402和用于支撑靶材料402的一个或多个靶支撑组件的构造之外,图9和10的溅射沉积设备400与图1至4的溅射沉积设备100相同。图9以与图2所示的溅射沉积设备100相同的视图示出了溅射沉积设备400,图10以与图4所示的溅射沉积设备100相同的视图示出了溅射沉积设备400。图9和图10中与图1至图4中的对应特征相似的特征用相同的参考数字标记,但增加了100;相应的描述也适用。
126.图9和10的溅射沉积设备400类似于图7和8的溅射沉积设备300,因为它可以用于在基板404的第一部分上提供第一靶402a的材料的第一条纹430,在基板404的第二部分上提供第一靶402a和第二靶402b的组合材料的第二条纹432,以及在基板404的第三部分上提供第二靶402b的材料的第三条纹434。然而,在例如图9和10的示例中,一个或多个靶支撑组件布置成支撑第一靶402a和第二靶402b,使得第一靶402a和第二靶402b中的至少一个相对于传送方向d成斜角。一个或多个靶支撑组件本身可以相对于传送方向d成斜角。当基板404被馈送入溅射沉积设备400中时,第一和第二靶402a、402b可以在平行于基板404表面的平面的平面中相对于传送方向d成斜角,或者在平行于与第一或第二靶402a、402b的表面相切的平面的平面中相对于传送方向d成斜角。例如,在溅射沉积设备400的平面图中,第一和第二靶402a、402b中的至少一个可以相对于传送方向d成斜角。例如小于90度的角度被认为是倾斜的。例如,第一和第二靶402a、402b中的至少一个与传送方向d之间的角度可以大于0度且小于90度(在测量公差内)。
127.通过以这种方式布置第一和第二靶402a、402b,例如如图9和10所示,当基板404被
传送系统传送时,基板404的一部分(在这种情况下是基板404的第二部分)经过第二靶402b的一部分或者与之重叠,并且随后经过第一靶402a的一部分。这使得第一和第二靶402a、402b的材料的组合(例如混合物)作为第二条纹432沉积在基板404的第二部分上。
128.在图9和10的示例中,第一和第二靶402a、402b在平面图中都是细长的矩形。在这种情况下,第一和第二靶402a、402b各自相对于传送方向d处于相同的倾斜角度。然而,这仅仅是示例,在其他情况下,第一和第二靶可以具有不同的形状或位置。例如,第一靶402a和传送方向d之间的角度可以不同于第二靶402b和传送方向d之间的角度,例如以控制沉积为第二条纹432的第一和第二靶的材料的相对量。一个或多个靶支撑组件可以具有任何合适的形状或结构来支撑第一和第二靶402a、402b。
129.图11和12示意性地示出了溅射沉积设备500的各个部分。除了限制磁性元件524a、524b和天线522a、522b的布置之外,图11和12的溅射沉积设备500与图1至4的溅射沉积设备100相同。图11以与图1所示的溅射沉积设备100相同的视图示出了溅射沉积设备500,图12以与图2所示的溅射沉积设备100相同的视图示出了溅射沉积设备500。然而,在图12中,省略了第一和第二辊518a、518b,因此可以更清楚地看到第一和第二限制磁性元件524a、524b。图11和图12中与图1至图4中的对应特征相似的特征用相同的参考数字标记,但增加了400;相应的描述也适用。
130.在一些情况下,例如图11和12,溅射沉积设备500可以包括至少一个限制磁性元件524a、524b,其在基本垂直于传送方向d的方向上是细长的,例如在垂直于传送方向d的方向上,在测量公差内或在几度内(例如在5度或10度内)垂直于传送方向d。在这种情况下,限制磁性元件524a、524b可以布置成使得在限制磁性元件524a、524b之间提供的相对高磁场强度的区域基本上遵循弯曲路径c的曲线。在图11和12中示意性示出的示例中,有两个限制磁性元件524a、524b位于滚筒514的彼此相对的两侧上,并且每个都设置在滚筒514的最低部分上方(在图11的意义上)。限制磁性元件524a、524b基本上限制等离子体520在滚筒514的两侧上遵循弯曲路径c的曲线,例如基板504的幅材被馈送到滚筒514上的馈进侧,以及基板504的幅材被馈送出滚筒514的馈出侧。因此,具有至少两个限制磁性元件可以(进一步)增加暴露于等离子体520的基板504的面积,并因此增加可以实现溅射沉积的面积。例如,对于给定程度的沉积,这可以允许基板504的幅材以(仍然)更快的速率被馈送通过卷对卷型设备,并因此用于更有效的溅射沉积。至于图1至图4的限制磁性元件124a、124b、图11和图12的一个或多个限制磁性元件524a、524b可以是电磁的,其可以使用控制器来控制所提供的磁场强度,以调节基板504处的等离子体密度。这可以允许提高溅射沉积设备500操作的灵活性。
131.在一些示例中,限制磁性元件524a、524b中的一个或多个可以由螺线管提供。每个螺线管可以限定开口,在使用中,等离子体520通过该开口或者位于该开口中。按照图11和12中示意性示出的示例,可以有两个螺线管,并且每个螺线管可以成角度,使得螺线管之间提供的相对高磁场强度的区域基本上沿着弯曲路径c的曲线。这样,如图11所示,产生的等离子体520可以通过第一螺线管(例如限制磁性元件524a),在滚筒514下方(在图11的意义上)进入溅射沉积区512,并朝向上穿过第二螺线管(例如限制磁性元件524b)。例如,如图12所示,一个或多个螺线管可以在基本上垂直于使用中其内部产生的磁场线的方向上伸长,并且可以在基本上垂直于传送方向d的方向上伸长,在传送方向d上,基板504由传送系统
510传送。
132.尽管在图11和12中仅示出了两个限制磁性元件524a和524b,但是应当理解,可以沿着等离子体520的弯曲路径放置更多的限制磁性元件(未示出),例如更多的这种螺线管(未示出)。这可以允许限制磁场的加强,并因此允许精确的限制,和/或可以允许限制磁场的控制具有更多的自由度。
133.在例如图11和12的示例中,溅射沉积设备500可以包括一个或多个天线522a、522b。一个或多个天线522a、522b可以各自是细长天线,并且在基本平行于弯曲构件的纵向轴线(例如,穿过弯曲滚筒514的曲率半径的原点的滚筒514的旋转轴线516)的方向上延伸。一个或多个天线522a、522b中的至少一个可以是线性的,或者以近似直线而不是曲线延伸。图11和12示出了这样的示例。至少一个天线(统称为参考数字522)可以沿着一个或多个靶支撑组件508的长度延伸。在图11和12中,天线522沿滚筒514的旋转轴线516的长度比一个或多个靶支撑组件508长,以产生延伸覆盖由一个或多个靶支撑组件508支撑的靶的等离子体520。然而,在其他示例中,天线522的长度可以不同于一个或多个靶支撑组件的长度。
134.上述示例应被理解为说明性示例。可以设想更多的示例。例如,应当理解,这些示例中的任何一个的特征可以被组合以在基板上产生沉积材料的更复杂的图案。例如,通过使用一个或多个靶支撑组件将靶相对于传送系统定位在适当的位置,根据本文示例的溅射沉积设备可用于产生不同材料的条纹、材料的组合或缺少材料的组合的条纹、和/或各种不同尺寸和/或间隔的条纹。
135.图1至4以及图11和12示出了两种示例天线配置。然而,可能存在用于产生等离子体的各种其他天线配置(或其他等离子体产生装置)。例如,图1所示的天线122具有弯曲的形状,可以认为是近似半月形。然而,在其他情况下,可以使用类似的天线,但是具有圆形而不是半月形。在这种情况下,例如具有与弯曲构件相同或相似的曲率半径的圆形天线可以放置在滚筒的每一侧,类似于图2所示的天线122a、122b,但是具有不同的形状。在其他情况下,两个天线(例如两个圆形天线)可以位于滚筒的同一侧,或者两个天线可以放置在滚筒的每一侧。在另外的情况下,可以有多个类似于图12所示天线522的细长天线。这些细长天线可以间隔放置,例如以规则的间隔放置在弯曲构件周围。在这种情况下,细长天线可以在一个或多个靶支撑组件和传送系统之间,例如在由靶支撑组件支撑的靶和滚筒之间,以类似梯子的方式隔开。
136.应当理解,关于任何一个示例描述的任何特征可以单独使用或与所描述的其它特征组合使用,并且还可以与任何其他示例或其他示例的任何组合的一个或多个特征组合使用。此外,在不脱离所附权利要求的范围的情况下,也可以采用上面没有描述的等同物和修改。
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